Курсовой проект по предмету "Основания и Фундамент"

- безразмерные коэффициенты, принимаемый в зависимости от угла внутреннего трения =7°

=0,32; =2,3; =4,84.

к _z- коэффициент к _z= 1 – при b 10 м;

- осредненное расчетное значение  удельного веса грунтов, расположенных ниже подошвы фундамента на 0,5хb=0,5х5,9=2,95м.

- осредненное расчетное значение  удельного веса грунтов, расположенных  выше подошвы фундамента.

d₁ – глубина заложения наружного и внутреннего фундаментов от подвала

 

где - удельный вес материала фундамента, для железобетона = 24 кН/

 

С_II – расчетное значение удельного сцепления грунта, залегающего непосредственно под подошвой фундамента, С_II=29кПа.

кПа

Максимальное и минимальное  давление по подошве фундамента:

;

∑N- расчетнаянагрузканауровнеобрезафундамента,кН;

M- расчетный изгибающий момент, кН×м;

A – площадь подошвы фундамента, м²

W – момент сопротивления площади подошвы фундамента в направлении действия изгибающего момента, м³

 

где N – нагрузка на основание от грунта и фундамента, кН.

N =

– удельный вес грунта и материала фундамента,= 20 кН/;

b – ширина фундамента, b= 5,9м;

l – длина фундамента, l=1м.

Расчетная нагрузка на уровне обреза фундамента

∑N= кН

Момент сопротивления  площади подошвы

_{Расчетный изгибающий момент}

_{где e – эксцентриситет приложенной нагрузки, e=0,040м.}

 

Максимальное и  минимальное давление по подошве  фундамента

 

_{Pmax=138,8кН}

_{Pmin=100,44кН}  

Среднее давление по подошве фундамента

_{Условия прочности}

_{P ≤ R              119,62≤277,05}

       _{138,8≤332,46 
            100,44≥0}

 

Условия выполняются. Принимаем А=5,9 м 

3.4. Проверка кровли подстилающего  слоя грунта

Поскольку подстилающий слой (песок  мелкий)является прочнее несущего слоя (суглинок полутвердый), то проверка подстилающего слоя не нужна.

В данном случае Е_под.= 15МПа ≥Е_несущ.= 7МПа

 

3.5. Произвести расчет осадок (деформаций) оснований

Осадка основания S с использованием расчетной схемы в виде линейно-деформируемого полупространства определяется методом послойного суммирования по СНиП:

, (м)

где - безразмерный коэффициент, равный 0,8;

-среднее значение дополнительного  вертикального напряжения в i-м слое грунта;

-соответственно толщина и  модуль деформации i-го слоя грунта;

n - число слоев, на которое разбита сжимаемая толща основания.

Дополнительное вертикально напряжение на глубине zот подошвы фундамента

 

где - коэффициент, принимаемый в зависимости от формы подошвы фундамента, соотношения сторон прямоугольного фундамента и относительной глубины,

 

Дополнительное вертикальное давление на основание

где - среднее давление под подошвой фундамента;

- вертикальное напряжение от  собственного веса грунта на  уровне подошвы фундамента.

Р=

= 119,6 кПа

 

_{Р= 119,6–48,06=71,54 кПа}

Нижняя граница сжимающей толщи  основания принимается на глубине  z=H_c, где выполняется условие: σ_zpi≤ 0,2σ_zgi

-вертикальное напряжение от  собственного веса грунта, определяемое  по формуле:

Сжимаемая толща разбивается на слои с обязательным соблюдением  двух условий:

1. Элементарный слой при разбивке не должен превышать 0,25b
2. Состав грунта элементарного слоя должен быть однородным

        на уровне  подошвы фундамента:

h_i≤ 0,25b = 0,25´5,9 = 1,5(м);

на уровне подошвы фундамента:

кПа

 кПа

Сведем результаты расчетов в таблицу 4.

Таблица 4

№ слоя	№ элем. слоя	hi, м	zi, м	Ei, кПа	γi, кПа	σzgi, кПа	αi	σzpi, кПа	0,2 σzgi	Si, м
Слой № 3 (Глин)	1	1,5	3,75	7000	14,91	70,43	0,735	52,582	14,085	0,01100
Слой № 4 (Глина)	2	1,5	5,25	15000	9,25	84,30	0,600	42,924	16,860	0,00443
	3	1,5	6,75	15000	9,25	98,18	0,497	35,555	19,635	0,00364
	4	1,5	8,25	15000	9,25	112,05	0,420	30,047	22,410	0,00304
	5	1,5	9,75	15000	9,25	125,93	0,370	26,470	25,185	0,00262
	6	1,5	11,25	15000	9,25	139,80	0,360	25,754	27,960	0,00242
	7	1,5	12,75	15000	9,25	153,68	0,290	24,047	30,735	0,00216
	8	0,5	13,75	15000	9,25	158,30	0,266	19,030	31,660	0,00061
0,8*∑=0,02393

 

Проверка фундамента на предельно  допустимые деформации:

S<Su

где: Su-предельное значение совместной деформации основания и сооружения,Su = 10 см.

S=2,4 см < 10 см

Условие выполняется.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Эпюры напряжение от нагрузки от фундамента и напряжение от собственного веса грунта

 

3.6.       Конструирование  фундамента

По результатам расчетов конструируем ленточный фундамент из ФБС 24.6.6т  и ФЛ 16.24-2.

 

 

 

 

4. Расчет свайного фундамента

4.1 Определение глубины заложения ростверка

Глубину заложения ростверка свайного фундамента принимаем равной глубине  заложения ФМЗ (фундамента мелкого  заложения) на отметке – 3,0м. Основанием для ростверка служит глина, с залеганием слоя на 1,5 м, с модулем деформации E= 7 Мпа. Высота заделки сваи в ростверк 0,25м.

 

  4.2 Выбор типа и конструкции сваи.

Выбираем стандартную железобетонную сваю квадратного сечения сплошную, с армированием ствола с напрягаемой  арматурой, свая с проволочной арматурой.

          Все  слои имеют положительные физико – механических характеристики, поэтому можем принять длину сваи равной 10 м.

К расчету принята свая С 10 – 30:

- Поперечные размеры сваи  см;

- Длина сваи: L=10,0 м, при этом расчетная длина сваи будет равна 9,75 м;

- Ширина стороны сваи 0,3;

- Проектная марка бетона по  прочности на сжатие М 300;

 

4.3 Определение несущей способности свай

Несущую способность , висячей забивной сваи, погружаемой без выемки грунта, работающей на сжимающую нагрузку, следует определить как сумму сил расчетных сопротивлений грунтов основания под нижним концом сваи и на ее боковой поверхности:

 

где – коэффициент условий работы сваи в грунте, принимаемый =1;

A - площадьопирания на грунт сваи, принимаемая по площади поперечного сечения, A = a²=0,3² = 0,09 м²;

u – наружный периметр поперечного сечения сваи, u = 4a =4×0,3= 1,2 м

 – расчетное сопротивление i-ого слоя грунта основания на боковой поверхности сваи 
– толщина i- ого слоя грунта, соприкасающегося с боковой поверхностью сваи, м;

 – коэффициенты условий  работы грунта соответственно  под нижним концом и на боковой  поверхности сваи, ;

R – расчетное сопротивление грунта под нижним концом сваи, принимаемое по таблице 1. 
Глубина погружения нижнего конца сваи равна 3,0 м +  (10-0,25)=12,75 м. Для суглинков при ; R =1582,5  кПа.

 

Расчетное сопротивление  грунта по боковой поверхности сваи:

         Таблица  5

№ слоя	h,м	z,м	,м	,м
1	1,5	0,99	4,6	6,9
2	2,00	2,75	14,38	28,76
3	2,00	4,75	27,03	54,06
4	2,00	6,75	29,19	58,38
5	1,5	8,5	30,19	45,29
6	0,7	9,6	30,82	21,57
∑=				215,2

 
    

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4.4    Определение количества  свай, их размещение и уточнение  размеров ростверка

Определим предельную нагрузку на сваю по п.3.10 
 
где – расчетная нагрузка, передаваемая на сваю, кН; 
– несущая способность сваи, кН; 
– коэффициент надежности, принимаем = 1,4, так как несущая способность определена расчетом.

 

Определяем среднее  давление под подошвой

 

 

Площадь подошвы ростверка:

 

где N – расчетная нагрузка по 2 группе предельных состояний, приложенная к обрезу фундамента в уровне планировочной поверхности земли, N= 470 кН;

 – среднее давление  под подошвой фундамента;

= 20 кН/ – средний удельный вес засыпного грунта и материала фундамента;

= 1,1 – коэффициент надежности  по нагрузке (для собственного  веса грунта);

= 3,0 м – глубина заложения  свайного ростверка.  

 

 

Определяем число свай для отдельно стоящего фундамента:

n = ==2,01

Принимаем 3 сваи.

 

 

 

 

 

4.5. Конструирование свайного ростверка

Конструируем ростверк рядовой. Глубина  заделки свай в ростверк 25 мм.

 

Рис.4 Схема к определению размеров свайного ростверка

 

4.6 Проверка усилий, передаваемых  на сваю

По п.3.11: Для внецентрально – нагруженных фундаментов расчетную нагрузку на сваю допускается определять по формуле

 

 
где  - расчетная нагрузка, приходящаяся на одну сваю, кН; 
     - вес ростверка, кН; 
     - вес грунта, кН; 
     - число свай в фундаменте, шт. 

 

Вес ростверка с грунтом: 
 
 
Момент от точки приложения нагрузки по оси X и Y: 
 
 
 
 
Запроектированный фундамент удовлетворяет требованиям п. 3.10

 

5.Расчет осадки свайного фундамента

При расчете деформаций основания  среднее давление под подошвой фундамента P не должно превышать расчетного сопротивления  грунта основания R, кПа

 

Условная площадь свайного ростверка:

 

 

 

где d- диаметр сваи, d=0,3 м;

     n- количество промежутком  между сваями;

     l- рабочая длина сваи, l=9,5 

,где - осредненное расчетное значение угла внутреннего трения грунта, град. 
                                        j_II,mt = ,

где – расчетное значение углов внутреннего трения для отдельных пройденных сваями слоев грунта толщиной ,град.

 – толщина i-ого пройденного  сваями слоя грунта, м.

 

 

 
Условная длина свайного ростверка: 

 

 

 

При расчете деформаций основания  среднее давление под подошвой фундамента P не должно превышать расчетного сопротивления  грунта основания R, кПа.

 

где – расчетная вертикальная нагрузка на уровне обреза фундамента, N=470 kH;

 – нагрузка от веса сваи 

 

 – нагрузка от веса пройденных  сваями слоев грунта

 

 

 

 
Расчетное сопротивление грунта:

где   – глубина подвала, при ширине менее 20 м и глубине более 2 м

- коэффициент условий работы  грунтов основания, 

- коэффициенты условий работы  сооружения во взаимодействии  с основанием, 

k - коэффициент, принимаемый 1,1

- безразмерные коэффициенты, принимаемые  в зависимости от угла внутреннего  трения 

= 15 °;        =0,32;        =2,3;        =4,84;

kz - коэффициент, k z =1 при b < 10 м

– осредненное значение удельного  веса грунтов ниже подошвы фундамента

     

– осредненное значение удельного веса грунтов, расположенных  выше подошвы фундамента

 

d₁ – глубина приведенного заложения наружного и внутреннего фундаментов от подвала  

– расчетное значение удельного  сцепления грунта, залегающего непосредственно  под подошвой фундамента, ; 
– ширина подошвы фундамента, b= м.